亚热带不同起源马尾松林土壤微生物多样性及磷转化微生物基因丰度研究

来源 :中南林业科技大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:xlm_7295
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磷(Phosphours,P)对植物生命活动不可或缺,是植物生长发育的主要限制性养分元素。然而土壤中95%-99%的P以植物难以吸收的聚合物形式存在,植物常处于缺P胁迫状态,特别是在亚热带酸性红壤丘陵区尤为明显。微生物是驱动土壤P生物地球化学循环的引擎,参与土壤P转化的大多数过程,而且在这些过程中起关键作用。森林类型或经营方式不同会引起土壤理化性质、微生物功能群的差异,分泌的胞外酶不同,极大地影响土壤P循环过程及其有效性。但目前有关优势树种相似、起源不同的森林(人工林、次生林)土壤微生物功能群特别是P转化微生物功能群丰度及其多样性是否存在显著的差异仍未见研究报道。本研究在亚热带丘陵区选取年龄相近、地域相邻、环境(坡度、坡向、海拔、土壤)条件基本一致的2种森林类型:马尾松(Pinus massoniana)人工林(PMP)、马尾松-柯(Pinus massoniana-Lithocarpus glaber)针阔混交次生林(PLF)作研究对象,设置固定标准样地,采集土壤样品,运用现代分子生物学技术(高通量测序技术、实时荧光定量PCR技术),研究优势树种相似、起源不同的马尾松人工林和马尾松针阔混交次生林土壤理化性质、磷酸酶活性、微生物多样性及其碱性磷酸酶编码基因丰度,探讨亚热带马尾松林对土壤微生物多样性及其碱性磷酸酶编码基因丰度的影响机制,对深入揭示亚热带森林土壤P有效性转化机制具有重大的意义,为亚热带森林生态系统可持续经营及其养分管理提供科学依据。主要研究结果如下:(1)两种森林土壤pH为3.89-4.42,为典型的酸性红壤。PMP0-15 cm 土层pH显著高于PLF(P<0.05),而腐殖质层含水率、AK含量显著低于PLF(P<0.05);同一土层,PMP 与 PLF 之间 SMBC、SMBN、SMBP、ACP、ALP 差异不显著。PMP 腐殖质层含水率、SOC、TN、AP、AK、SMBC、SMBN、SMBP、ACP、ALP均显著高于0-15 cm 土层(P<0.05),而pH、TK含量显著低于0-15cm土层(P<0.05);PLF 腐殖质层含水率、pH、SOC、TN、AP、AK、SMBC、SMBN、SMBP、ACP、ALP 均显著高于 0-15cm 土层(P<0.05),而 TK 含量显著低于 0-15 cm 土层(P<0.05)。PMP 的 ACP、ALP 与 SOC、TN、AP、AK、SMBC、SMBN、SMBP 呈显著正相关(P<0.05),与TK呈显著负相关(P<0.05);ALP与含水率呈显著正相关(P<0.05),与pH呈显著负相关(P<0.05)。PLF的ACP、ALP与SOC、TN、SMBC、SMBN、SMBP 呈显著正相关(P<0.05),ALP 与 AK 呈显著正相关(P<0.05)。(2)PMP、PLF 土壤真菌群落无显著差异,均以担子菌门(Basidiomycota,38.75%-60.30%)、子囊菌门(Ascomycota,24.68%-39.24%)和unclassifiedkFungi(8.29%-23.83%)为优势菌门。PMP 土壤真菌群落与 TK呈显著正相关(P<0.05),与AP、TN、AK呈显著负相关(P<0.05);PLF土壤真菌群落与土壤因子不存在显著相关性。PMP、PLF 土壤真菌多样性差异不显著,PMP丰富度指数(Ace指数、Chao1指数)与ACP、SMBC、SMBN呈显著正相关,PLF丰富度指数与ACP呈显著正相关(P<0.05)。(3)PMP、PLF 土壤细菌群落无显著差异,均以变形菌门(Proteobacteria,26.99%-29.84%)、酸杆菌门(Acidobacteriota,22.32%-26.96%)、放线菌门(Actinobacteriota,18.35%-28.42%)为优势菌门。PMP 土壤细菌群落与土壤pH、SOC呈显著正相关(P<0.05),与含水率、ACP、ALP、SMBP、SMBN呈显著负相关(P<0.05);PLF 土壤细菌群落与土壤因子不存在显著相关性。PMP、PLF 土壤细菌多样性差异均不显著,PMP的Shannon指数与含水率呈显著负相关(P<0.05),与pH呈显著正相关(P<0.05);PLF的Chao1指数与pH呈显著正相关(P<0.05)。(4)PMP、PLF的PhoD基因丰度差异不显著。PMP的PhoD基因丰度与土壤因子不存在显著相关性,PLF的PhoD基因丰度与含水率、AP、SMBN呈显著正相关(P<0.05)。以上研究结果表明,起源不同但优势树种相似的马尾松人工林、马尾松-柯针阔混交次生林土壤理化性质、土壤微生物多样性及P转化微生物丰度的差异不显著。营造马尾松人工林时可以采用多树种混交,或者在马尾松人工纯林成林郁闭后,减少人为抚育让其自然恢复演替,不仅可以让其树种组成接近于马尾松针阔混交次生林,增加树种多样性,还可以防止林地土壤肥力及其质量下降。
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